基于故障树法的离心叶轮端齿裂纹故障分析

某航空发动机压气机离心叶轮端齿产生裂纹故障,以此为例,采用故障树分析法,通过冶金分析、修理质量复查、装配质量复查、故障件复查和强度寿命验算,确定端齿裂纹原因。结果表明,端齿修理中部分尺寸未进行加工或加工不到位,造成离心叶轮端齿齿顶倒角与对象件端齿根部圆角发生干涉,产生应力集中,导致端齿产生疲劳裂纹。在此基础上提出相应的改进措施和建议,避免类似故障的发生。

某型发动机涡轮盘榫齿裂纹分析

发动机涡轮盘榫齿裂纹断裂导致叶片甩出,多次发生等级事故。本文通过对随机抽取经使用后返修发动机的统计分析,得出榫齿裂纹故障分布服从威布尔分布、榫齿裂纹失效大都属于高周疲劳性质的结论,为估算机件可靠性,确定机件最优的维护制度提供理论依据。

TC17钛合金压气机鼓筒篦齿裂纹分析研究

发动机第二寿命期到寿后返厂大修,在进行荧光检测时,发现TC17钛合金的高压压气机一、二级盘组合件连接鼓筒的三道封严齿处出现宏观裂纹。通过对连接鼓筒裂纹的分布、形态及走向进行宏、微观分析,并对裂纹打开断口进行分析,以及检查鼓筒周向4个位置的封严齿处的磨损及烧伤情况,结果表明:高压压气机一、二级盘鼓筒裂纹性质为疲劳开裂;疲劳裂纹产生的原因是封严环篦齿与蜂窝环设计间隙过小,发动机工作时出现严重对磨,产生高温,磨损导致的温升由于钛合金导热率低而不能及时传导,导致齿顶基体组织出现过热甚至过烧现象,材料性能下降,在发动机高速旋转时的对磨应力作用下,疲劳裂纹萌生和扩展。通过放宽封严环篦齿和蜂窝环之间的设计间隙,适当的改善蜂窝环的制造工艺,降低蜂窝环硬度,从而解决了此类故障。

涡轮盘篦齿裂纹扩展的有限元数值模拟

为了详细考察篦齿裂纹的扩展规律,对篦齿裂纹从齿尖一直扩展到即将完全穿透篦齿环的过程进行了数值模拟.含篦齿裂纹的涡轮盘有限元模型采用子模型法建立,使用M积分计算裂纹前沿的应力强度因子;在确定篦齿裂纹前沿每一节点处的局部扩展方向及距离后,通过样条曲线拟合出新裂纹前沿,并依靠自适应网格划分实现裂纹区有限元网格的更新.数值模拟结果表明,篦齿根部过渡圆角顶部可以视为裂纹缓慢扩展阶段与快速扩展阶段的分界点,在此之前篦齿裂纹以穿透型裂纹的形态以较低的速度进行扩展,在此之后篦齿裂纹开始向表面裂纹进行转化,并且平均扩展速度大大增加,分界点前的裂纹扩展寿命是之后的数倍.此外,由数值模拟结果还可以发现,增大篦齿根部过渡圆角半径以及减小相邻篦齿的间距,均有助于延缓篦齿裂纹的扩展.

某乙型发动机Ⅰ级涡轮盘封严篦齿裂纹故障分析及维修措施

本文根据近几年来对某乙型发动机Ⅰ级涡轮盘封严篦齿裂纹故障进行的重点跟踪调查,归纳出其故障特征,初步分析了封严篦齿裂纹故障原因,对目前采取五种维修方法的特点进行了比较,指出最佳维修方法,并从设计、制造角度出发,提出四项建议性措施,期望从根本上杜绝Ⅰ级涡轮盘封严篦齿裂纹故障的产生。

某发动机Ⅰ级涡轮盘篦齿裂纹故障分析

根据某机Ⅰ级涡轮盘外场使用的调查和进行的分析、测量、试验 ,找出了该盘篦齿裂纹产生与扩展的主要原因 ,并得出了如下结论 :如果能控制该盘篦齿处工作温度不超过 738℃ ,则篦齿尖是很难萌生径向裂纹的 ;即使在篦齿尖萌生了径向裂纹 ,在 80 0 0个标准循环以内 ,该裂纹也是难于扩展致穿透篦齿环 ;该盘篦齿环上现有的轴向穿透裂纹 ,只要其轴向长度不超过17mm ,就不会危及该盘轮缘上扇形锁板的工作可靠性 ,也不会危及该盘的安全工作。

GH2132三齿二级涡轮盘榫齿裂纹分析

对GH2 132三齿二级涡轮盘在使用过程中第一榫齿产生的裂纹进行了光学金相和扫描电镜分析。结果表明 ,该裂纹属于高周疲劳裂纹 ,疲劳源区无冶金缺陷及加工刀痕。对失效件的化学成分、力学性能以及显微组织进行了检测 ,其结果均符合技术条件要求。疲劳裂纹产生的原因 ,是由于二级涡轮盘与二级涡轮叶片榫齿配匹不均匀 ,在发动机工作时 ,由于热应力作用 ,两种材料的线膨胀系数不一样 (GH2 132合金线膨胀系数大 ,而GH4 0 37合金线膨胀系数小 ) ,使之对盘的榫齿产生相当大的压应力 ,导致在榫齿配合面上产生了压陷 ,在交变载荷作用下 ,在离压陷边缘0 5mm处产生了疲劳裂纹。

裂纹工况下斜齿轮系统啮合刚度计算模型研究

当斜齿轮副产生裂纹时,会影响齿轮副的啮合刚度。为了获得更准确的裂纹斜齿轮副的啮合刚度,提出一种改进的裂纹斜齿轮啮合刚度计算模型,综合考虑轮齿刚度、齿轮基础刚度在横向和轴向的影响,研究了齿顶扩展裂纹和端面扩展裂纹两种典型裂纹工况下的齿轮系统啮合刚度,并将啮合刚度解析计算结果与有限元模拟结果进行了对比。结果表明:啮合刚度的降低程度主要与裂纹区域有关,裂纹区域越大,啮合刚度降低越大;在裂缝长度和深度相同的情况下,端面扩展裂纹对啮合刚度的影响比顶部扩展裂纹更显著。仿真结果与计算结果吻合较好,验证了所提方法的准确性和有效性。

考虑信号传递路径的行星齿轮传动太阳轮裂纹故障响应分析

为研究振动信号传递路径对行星齿轮传动系统太阳轮裂纹故障响应的影响,采用有限元法建立齿圈结构动力学分析模型,对比分析了考虑与未考虑传递路径的齿圈振动响应,验证了模型中传递路径的时变效应以及模型的有效性。开展了太阳轮裂纹故障试验,采用快速谱峭度法(Fast Spectral Kurtosis,FSK)对实验信号进行降噪以及故障特征提取,验证了太阳轮裂纹故障仿真结果的准确性。结果表明:仅考虑与太阳轮故障齿啮合的行星轮的传递信号时,故障信号在路径中的传递随距离增加呈现不断衰减趋势;当考虑所有行星轮的传递信号时,故障信号出现调制现象,随传递距离增加呈现衰减或增加趋势。

蜗杆齿面裂纹原因分析及工艺改进

针对蜗杆等齿轮类零件加工中易出现齿面裂纹这一问题,建立了以蜗杆齿面裂纹为顶事件的故障树,对造成该顶事件的故障原因进行逐级分解,从设计硬度、锻件毛坯、热处理、磨削工艺等方面对故障原因进行逐一分解,通过查阅设计标准、锻件毛坯化学分析对设计硬度及锻件毛坯原因进行了排除;分析过程中开展了材料热处理检查和金相组织检测,分析结果显示蜗杆齿面裂纹呈现二次淬火磨削烧伤特征和回火烧伤特征,蜗杆加工过程中磨齿工艺参数不合理,对磨削烧伤开展了故障机理分析,给出了工艺改进措施,最后采用磨削前低温回火消除内应力,调整砂轮转速和进给量等磨削工艺参数解决了蜗杆齿面裂纹问题。对齿轮类零件产生齿面裂纹的原因分析方法与实际问题的解决具有指导意义。

基于故障树的蜗杆齿面裂纹原因分析

针对蜗杆在加工中出现齿面裂纹的问题,建立了蜗杆齿面裂纹故障树,从设计硬度、锻件毛坯、热处理、磨削工艺等原因进行了逐一分析,对故障进行了定位与机理分析。分析结果显示齿面裂纹呈现二次淬火磨削烧伤特征和回火烧伤特征,采用磨削前低温回火消除内应力,调整砂轮转速和进给量等磨削工艺参数解决了齿面裂纹问题。本文对通过故障树分析方法解决实际问题及蜗杆齿面裂纹的原因分析都具有指导意义。

含齿根裂纹风电行星齿轮传动系统动态特性研究

针对风电行星齿轮传动系统变速变载的工作特点,基于风速功率谱密度模型,计算由随机风引起的系统时变输入转速和转矩,在考虑时变啮合刚度、综合误差和齿侧间隙等内部激励的基础上,建立系统非线性动力学模型,仿真分析变风载下太阳轮含双齿裂纹时系统动态响应,探究沿齿厚贯穿型齿根裂纹对系统动态特性的影响规律。结果表明:齿根裂纹会导致齿轮时变啮合刚度局部下降,且裂纹越深,下降越明显;太阳轮存在齿根裂纹时,系统阶次谱中低阶、啮合阶次及其谐次附近出现以太阳轮局部故障阶次为间隔的成分,且幅值随裂纹扩展而变大;太阳轮存在不相邻双齿根裂纹时,低阶成分和边带阶次的结构与故障齿间隔的健康齿个数相关。

直齿轮精密塑性成形时齿面裂纹的产生机理及控制方法

本文通过对内齿轮缩挤成形工艺的有限元模拟 ,分析了直齿轮成形时齿面裂纹的产生机理 ,并从理论上进行了解释 。

球磨机齿圈裂纹补焊工艺及裂纹控制方法研究

通过对35CrMo钢的焊接性、焊接工艺的研究,结合晋北铝业球磨机齿圈裂纹的实际情况,制定出了球磨机齿圈的补焊工艺方法,将齿圈修复完好并投入使用,取得了较好的经济效益。通过金相分析描述了齿圈裂纹形成的原因并提出了相应的控制方法。

齿啮式蒸压釜齿侧裂纹修复后剩余强度的有限元分析

齿啮式蒸压釜在使用过程中,其啮合齿侧易出现裂纹等缺陷,常采用打磨修复方法。打磨量直接影响修复后齿块的剩余强度。以一台蒸压釜为例,采用有限元分析方法,对产生裂纹的啮合齿块及不同打磨程度下的啮合齿块剩余强度进行了有限元分析。由分析结果可知,在啮合齿块齿侧出现裂纹时,齿间应力值大于完好状态下齿块间应力,且随着打磨量的增加,齿间最大应力值呈增大趋势。比较不同的修复方式,以导圆角的形式进行修复齿间应力值较小,但导圆角半径应小于15 mm.

20CrMnTi渗碳齿轮齿面裂纹成因分析

本文阐述了20CrMnTi渗碳齿轮齿面裂纹形成是由于加工应力和热处理后残余应力共同作用的结果.并提出解决该类问题的办法。

渗碳淬火齿轮磨削裂纹原因分析

渗碳淬火齿轮在磨削加工过程中经常出现齿面裂纹而报废的情况,为什么会出现裂纹?怎样才能避免?多年来始终是困扰热处理工作者的一个难题。近年来,随着技术的进步和广大热处理工作者的努力,人们逐渐地对这一问题产生的原因有了比较深入地了解和认识。本文结合大量的生产实践,就生产过程中遇到的问题,对裂纹是如何产生的以及如何预防进行了分析。

轮齿表面剥落故障劣化机制动力学模型研究

在交变载荷作用下,轮齿表面不可避免地会萌生初始裂纹并逐步演化为剥落等故障,严重影响传动系统精度。但目前更多关注的是对轮齿表面出现显著故障时的研究,难以对轮齿表面早期故障进行实时监测。因此,亟须对轮齿表面早期故障演化机制开展系统性研究,及时识别轮齿表面早期故障特征。为此,基于改进的能量法,构建了齿面裂纹萌生及劣化为剥落故障的时变啮合刚度模型;考虑裂纹横向扩展路径及边缘接触效应,研究了其对时变啮合刚度的影响规律。结果显示,齿面裂纹和剥落对时变啮合刚度的影响都只在一定的区域内;裂纹长度的增加会使啮合刚度降低的速度加快;剥落宽度对啮合刚度的大小有影响;剥落长度对啮合刚度减少的开始和结束有影响;在边缘接触作用影响下,剥落边缘的啮合刚度会突然增加。

中碳贝氏体支承辊钢低应力牵引滚动接触下的疲劳短裂纹行为

研究了中碳贝氏体支承辊钢在低应力、水润滑和牵引滚动条件下的接触疲劳裂纹萌生与扩展特征,发现了表面起源的垂直短裂纹和棘齿短裂纹.疲劳104cyc时,垂直短裂纹就在接触表面大量出现,且在萌生后立即进行高速初始扩展,其后绝大多数停止长大;棘齿短裂纹出现较晚.两种短裂纹长大到一定深度时均停止扩展.在疲劳失效寿命的70％-80％时,垂直短裂纹恢复扩展,并随即加速长大.几乎同时,两种短裂纹在亚表层以转折的方式重新扩展.在表面损伤出现之前,两种短裂纹的萌生和扩展行为始终局限在近表面薄层内.

解决螺旋伞齿轮齿面磨裂的途径

螺旋伞齿轮的齿面磨削裂纹是我厂生产中遇到的最主要的问题.20CrMnTi钢齿轮的凹面就很容易产生磨削裂纹,裂纹与磨削方向相垂直呈平行线排列,较规则,通过攻关降低砂轮转速,加强冷却的方法,解决了20CrMnTi铜齿轮齿面磨裂的问题.